Шламоуловитель Советский патент 1986 года по МПК E21B21/07 

1

Изобретение относится к горной промьшшенности и может быть использовано для отбора проб бурового шлама при бурении скважин с продувкой воздухом.

Цель изобретения - повышение эф- Л::;ктивности улавливания ишама и повышение качества пробь за счет улучшения работы устройства по выделению шлама из пылевоздушной смеси на устье скважины.

На фиг. 1 показан шламоуловителъ, разрез, на фиг, 2 - разрез А-А на фиг о 1,

Устройство содержит циклоны 1,, корпус 2,.в нижней части которого закреплен шламосборник 3, входной патрубок 4, Корпус выполнен из двух вставленных одна в другую с зазором обечаек 5 и 6, наружная 5 из кото- рых снабжена фильтром 7, а во внутренней обечайке 6 смонтированы на свободно вращающемся валу 8 с диском 9 в аерхней части циклоны 1, выполненные в виде спиралей 10 с чис- лом витков не менее двух и внешними концами 11, загнутыми назад относительно вращения вала. Диск 9 вьтол- нен с лопатками 12 в зазоре между обечайками корпуса. Вал 8 снабжен тормозным устройством 13 в виде двух тормозных дисков 14 и 15, Нижний диск 14 имеет канавки 16 для соединения с приводом посредством ремня при очистке фильтра 7 в момент извлечения пробы.

Спирали 10 выполнены из листового материала и крепятся к валу 8 и диску 9 . В диске 9 имеются отверстия 17 для выхода из циклонов воздуха. Вал 8 вращается в опорах 18 и 19, Внешние концы 11 спиралей установлены с небольшим зазором 20 по отношению к внутренней поверхности обечайки 6 к в зоне выхода патрубков 4 являются продолжением стецки 21 внутреннего канала патрубков. Нерабочая часть их срезана по линии 22.

Шламосборник 3 изготовлен из фильтровальной ткани. Он может ёыть изготовлен из тонкой резины или выполнен в металлического стакана.

Устройство работает следующим образом.

Воздушный поток со шламом из скважины поступает с большой скоростью в устройство через патрубок 4, а из него - в циклоны 1, В циклонах происходит закручивание потока,При этом

5 0 5 О

Q ..

5

50

55

31fуг ловая скорость потока по мере умень- uieHHH радиуса спирали 10 увеличивается .

За счет центробе;кных сил, сил гравитации и трения происходит разделение частиц, Крупные частицы шшма (до 1,5 мм) по крутой конической спирали падают вниз в шламос5орпи : 3, При этом, как показали исследованияj траектория их вращения ограничивается одним витком спирали. На первом витке спирали зазор между стемками спирали достаточно большой и :-срупнь е частицы беспрепятственно опускаются вниз. Частицы средних размеров (до 100 мк) продолжают вращение в следующих витках спирали с разделением частиц по высоте и длине спиралей на внутренней поверхности. Более мелкие частицы шлама подхватываются во здуш- ньпч восходящим потоком в центре спиралей и через-отверстия 17 в диске 9 поступают в зазор между обечайками 5 и б. Здесь они подхватываются лопатками 12, отбрасываются к периферии наружной обечайки 5 и вдоль ее стенок стекают в шламосборник 3. При большом объеме , поступающего в устройство, в зазоре между обечайками, особенно в верхней части, может возникнуть давление. В этом случае воздух проходит через фильтр 7 с оседанием на нем взвешенных частиц. За счет напора воздушного потока циклоны вместе с валом 8 и диском 9 вращаются, и в каждый циклон поступает определенная порция шлама за каж,п;ьй оборо вала. Это позволяет повысить степень разделения воздушной смеси за счет того, что резко уменьшается интенсивность восходящего воздушного потока в центре спирали, который увлекает твердые частицы. Прерывание воздушного потока способствует более иптексизному осаждению тзердь х частиц по высоте спиралгй5 поскольку при непрерывной подаче воздуха в известньЕ-с п клонах при закручивании потока он тормозит движение частиц вниз ( удержать вращение частиц в одной плоскости) Степень очистки мокно регулировать путем изменения числа оборотов вала при помощи тормозного устройства 13, При торможении вала увеличивается загрузка отдельных циклонов, но увеличивается периодичность загрузки. Это целесообразно делать при увеличении зашлаг-шен3

ностн воздушного потока. При увеличении напора воздушного потока це- лесообразно увеличить число оборотов вала.

По окончании бурения заданного интервала подача воздуха прекращается. Для очистки фильтра 7 на диск 14 (канавку 16) надевается ремень привода и валу сообщается вращение.При этом за счет всасывания воздуха при вращении диска 9 с лопатками (которые могут быть радиальными или изогнутыми) фильтр очищается, а частицы направляются в шламосборник 3. Для привода может быть использован электродвигатель мощностью 0,2 кВт.

Выполнение циклонов в виде незамкнутой спирали позволяет исключить соударение и перемещивание частиц, которые имеют место при круговом вращении частиц в известных цик- лонах. Это способствует повышению качества очистки и представительности пробы. Витки спирали образуют зо- ны разделения, ограниченные стенками, что препятствует смешиванию частиц за счет снижения турбулентности потока и придания им движения по оп

5 5

33;4

реде.чеяному каналу. Более качественное выделен; е частиц из во:ч,чуш ной смеси лроисходит при числе витков спирали не менее двух. При меньшем числе витков большой процент частиц подхватывается восходящим потоком воздуха в центре спирали и быстро засоряет фильтр и фильтрующую поверхность шлндмосборника, что снижает надежность работы устройства. С увеличением числа витков качество очистки повышается. Наиболее опти- мальное число витков спирали 3-4. Выполнение корпуса в виде двух вставленных одна в другую с зазором обечаек позволяет уменьшить габариты устройства и упростить конструкцию. Исключается применение входных и выходных коллекторов, специальных коробов для фильтров, соединительных трубопроводов с элементами крепления и опор. По сравнению с известными циклонами (батареями циклонов) в предлагаемом устройстве нет выходньк и шламовых патрубков, элементов соединения и крепления (флаицы, болты, гайки). Б нем лишь один входной патрубок в известных циклонах, их количество равно количеству циклонов.

го

Составитель И.Аллагулов Редактор О.Бугир Техред И.Попович Корректор А.Тяско

Заказ 2427/27 Тираж 470Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4